日本農研機構與岡山縣農林水產綜合中心、岡山JA畜產合作，利用農業養殖設施，證明透過導入碳纖維反應器，可以將養豬部門污水淨化處理設施的溫室氣體排放量削減約80％。如果日本全國的豬場污水處理設施都導入該技術，換算成二氧化碳換算，預計每年可削減60萬噸的溫室氣體排放。這項成果有助於實施低溫室氣體排放的可持續畜產品。
開發概要
全球暖化引起的氣候變遷的影響日益顯現，在這種情況下，農業領域也需要削減導致全球暖化的主要原因——溫室氣體排放。在日本的農業源溫室氣體排放量中，來自畜產領域的溫室氣體排放量佔比較高。尤其是在處理和管理家畜排泄物的程序中產生的溫室氣體，如堆肥及污水淨化等，按二氧化碳換算每年達到630萬噸，預計佔農業系統整體排放量的10～15％，因此需要開發削減這方面的溫室氣體排放量的技術。
爲此，農研機構2015年開發出了能大幅削減養豬部門污水淨化處理設施的溫室氣體排放量的碳纖維反應器。此次在擁有6,000頭育肥豬的農業養殖設施對該反應器實施了驗證實驗，應答能將溫室氣體排放量（大部分爲一氧化二氮）削減約80％。該反應器可以直接導入現有設施使用，與傳統的活性污泥處理法相比，有望在維持同等的有機物質處理能力的同時，提高除氮效果。如果能將該反應器導入日本全國的處理設施，則按二氧化碳換算預計每年可將溫室氣體排放量削減60萬噸。
研究内容及意義
農研機構在岡山JA畜產公司荒戶山SPF農場（擁有6,000頭育肥豬）的污水淨化處理設施中導入了2015年開發的碳纖維反應器，在實際的農業養殖設施中驗證了溫室氣體削減效果（污水淨化處理設施：圖1，碳纖維反應器：圖2）。
圖1：污水淨化處理設施（外觀與處理池，在紅色的反應池中設置反應器）
圖2：碳纖維反應器（上：照片，下：淨化連串裝置池内的設置圖與氣體測量）
溫室氣體甲烷和一氧化二氮利用標準方法——氣室法測量。
驗證實驗於2016年～2017年實施，比較了導入反應器前（2016年10月～2016年11月）和導入反應器後（2016年12月～2017年1月）的差別。結果顯示，處理水中的單位氮含量（全氮：TN）的一氧化二氮（N2O-N）生成量（一氧化二氮排放係數）在導入反應器前約爲4％，而導入後大幅削減至0.5％（圖3）。另外，淨化連串裝置處理程序中產生的溫室氣體除了含99％以上的一氧化二氮外，還含有不到1％的甲烷，導入反應器後，甲烷的生成量並沒有太大變化。
圖3：導入碳纖維反應器後的一氧化二氮減排效果
由於導入反應器前（2016年10月～2016年11月）和導入反應器後（2016年12月～2017年1月）處理水中的氮含量不同，無法單純進行比較，但根據這個結果推算，透過導入該反應器，現有設施的溫室氣體生成量可以削減至1/5左右。如果能將開發的反應器導入日本全國的處理設施，則按二氧化碳換算，預計每年可將溫室氣體排放量削減60萬噸（目前的排放量按二氧化碳換算約爲每年77萬噸，因此相當於削減約80％）。
利用新開發的反應器的處理方法與以往的活性污泥法相比，有望在維持同等的有機物質處理能力的同時，提高除氮效果。另外，此次使用的碳纖維反應器（圖2）的製造價格約爲每套100萬日元，在現有淨化連串裝置設施後段的反應池中設置3套即可削減溫室氣體排放量。
文：JST客觀日本編輯部翻譯整理
